軌道車輛防火標準及技術研究

李研

摘? 要：近年來，我國的交通行業有了很大進展，軌道建設越來越完善，軌道車輛也在不斷增加，在軌道車輛中，防火是非常重要的一項內容。本文首先分析了軌道交通行業的防火標準，其次探討了防火標準制定的方法，然后研究了防火封堵材料的核心技術，最后就火災控制方案設計以及其他非金屬件進行研究，以供參考。

關鍵詞：軌道交通;防火安全;防火標準;防火系統;遇熱膨脹

引言

隨著我國軌道車輛事業的快速發展，海外項目不斷增多，然而多數海外項目均不認可國內車輛的防火標準，在這種形勢下，有必要認真研究車輛的防火工作，制定切實可行且普遍認可的防火標準。

1軌道交通行業的防火標準

1.1歐標

英國標準BS6853—1999首先提出“面”的概念，提出外露表面朝向是火焰擴展和加大火災危險的關鍵因素。選用阻燃材料時按車輛防火等級和外露表面朝向確定材料的防火性能。防火性能包括材料的燃燒性、發煙性和氣體毒性等方面。燃燒性包括火焰傳播（測試標準：BS476—6）和火焰表面蔓延（測試標準：BS476—7）。發煙性和氣體毒性分別按BS6853AnnexD及BS6853AnnexB進行測試。該標準將車輛按運行環境分為Ⅰa、Ⅰb和Ⅱ類，并用大量圖表將車輛上各部件的設計標準、選材要求、試驗方法一一列出，對Ⅰa類車輛將電纜分為內部電纜和外部電纜，對發煙性和氣體毒性作了不同的規定。德國標準DIN5510根據車輛線路設施條件，把車輛分為4個防火等級。選用阻燃材料時按車輛防火等級和零部件的特點確定材料的防火性能。材料的防火性能包括易燃性、冒煙等級、滴落物等級和氣體毒性指數等方面。易燃性分為S1～S5（測試標準：DIN53837），地板分為SF1～SF3（測試標準：DIN4102—14）。易燃等級在S2～S5時要加測冒煙量，根據冒煙量，煙霧擴散等級分為SR1、SR2;在按DIN53837試驗時，確認材料是否產生溶滴滴落，并將滴落性分為ST1、ST2兩個等級。可見阻燃性能的幾項指標可以在1個試驗中完成。DIN5510第2部分2009版增加了氣體毒性的要求，規定了對8種氣體毒性的控制。德國標準最大優點在于通過DIN5510可以查到對應防火等級不同材料的各項防火指標值。法國標準NFF16—101根據車輛線路的設施條件，把車輛分為A1、A2和B類。材料的防火性能按材料燃燒時對火的反應、發煙性和氣體毒性來確定。對火的反應分為M0～M4，對煙的反應分為F0～F5，氣體毒性控制是對7種毒性氣體在人體臨床測試15min后，控制對人體無害的含量（測試標準：NFX70—100）。材料的選擇依據車輛種類及使用部位來確定坐標位置。NFF16—101對小部件依據氧指數和熱燈絲試驗劃分為I0～I4五個等級，同時對導線和電器電纜劃分為A、B、C、D、NC五個等級（測試標準：NFC32—070）。

1.2鐵標TB/T3237和TB/T3138

TB/T3237上一份標準版本是2010年版，即TB/T3237—2010，是我國適用于動車組的防火阻燃標準?，F正逐漸向EN45545—2013過渡，并以此為框架結構，起草動車組防火技術規范。TB/T3138的上一份標準版本是2006年版，即TB/T3138—2006，是我國適用于最高運行速度不大于200km/h的鐵路機車及客車的防火阻燃標準。中國軌道交通技術近年來發展迅速，標準也需要及時更新，才能跟上市場發展步伐。TB/T3138—2018《機車車輛用材料阻燃技術要求》于2018年7月16日發布，已于2019年2月1日正式實施。新版標準的分類與歐盟標準EN45545—2較為相似，這樣的分類更加合理，也更加清晰。主要差異為修改了車內用結構材料產品的劃分原則;修改了附錄A中的試樣數量、判定條件;增加了機車車輛用阻燃材料成品取樣要求;增加了材料煙密度測試的試驗條件;刪除了材料的物理力學性能要求。

2防火標準制定的方法

可以建立以下標準：《軌道車輛防火與安全》、《軌道車輛非金屬材料阻燃要求》和《軌道車輛電器設備非金屬材料阻燃要求》。《軌道車輛防火與安全》是總則，規定車輛防火等級、防火安全與目標。對車體、內裝、電器設備、可燃氣體和液體設備的預防性安全設計提出總體要求，對預防性輔助設施、應急疏散及救援措施作出規定?！盾壍儡囕v非金屬材料阻燃要求》在總則的引導下，按車輛防火等級和使用部位確定材料的防火指標，包括：燃燒性、煙密度、滴落物等級和氣體毒性，對小部件、復合材料也要作出規定?！盾壍儡囕v電器設備非金屬材料阻燃要求》規定“點”火源所用非金屬材料的阻燃要求，防止電路起火是車輛防火的關鍵。

3防火封堵材料的核心技術

（1）遇熱膨脹技術，防火封堵材料遇火時膨脹，對孔洞和縫隙進行密封，阻止火焰和火災中產生的有毒煙氣蔓延至鄰近區域;（2）吸熱技術，燃燒時釋放結晶水，對火災現場降溫;（3）燒蝕技術，防火封堵材料經過灼燒后，形成致密炭化層，對火焰、煙氣以及熱量的沖擊進行阻擋;（4）隔熱技術，利用材料熱的不良導體的性質，阻止熱量傳遞，防止背火面的可燃物受熱燃燒。在發生火災時，遇熱膨脹的防火密封膠在溫度超過200℃時能夠吸熱膨脹，膨脹后的體積足以封堵管線設備穿孔周圍的空隙部分，并且能夠封閉各種塑料管、電纜絕緣層和管道保溫層被燒毀所造成的空隙和孔洞，達到防火、防煙的效果。當燃燒溫度繼續升高時，膨脹后的材料能形成高強度的隔熱炭化保護層，其耐火時間可達EN45545—3標準的要求而不致被破壞，從而使各個防火分區之間互不影響，將火勢控制在火源的防火分區之內，使火災的損失降低到最低。

4火災控制方案設計

軌道車輛空調的火災控制方案設計通常分為車內火災和車外火災2種。當空調機組收到列車網絡發送的“車內火災”模式信號時，本節車廂空調機組停止工作，此時回風閥、新風閥全關;當空調機組收到列車網絡發送的“車外火災”模式信號時，整列車空調機組新風閥關閉，壓縮機、冷凝風機、通風機正常工作。當車內、車外突發火災時，司機室操作屏顯示相應的“車內、車外火災”模式，司機及乘務人員根據提示疏散乘客，以最大限度地保護車內乘客不受傷害。

5其他非金屬件

軌道車輛空調常用的其他非金屬件包括保溫材料、吸聲材料和密封件。對于不與其他非金屬接觸且可燃質量小于10g的非金屬件不考慮防火測試。其他非金屬件的防火設計要求為：保溫材料和吸聲材料根據車內、車外使用位置，測試等級分別為R1、R7;密封件根據車內、車外使用位置，防火測試等級分別為R22、R23。

結語

防火封堵材料在國內外有著成熟的應用，不僅是在軌道交通行業，而且在建筑、電力、醫療以及食品等行業具有超過30年的使用經驗，獲得全球多個國家和地區的認證和測試。軌道交通列車作為人類目前主要的交通工具之一，其防火封堵材料選用非常關鍵，直接影響了整個線路的安全運營。所以，設計時選用正確的材料和系統，安裝時按照合理的、經過檢驗的工法，以確保整體防火系統的安全可靠。

參考文獻

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